沿空留巷理论与关键技术及实践(谭云亮).ppt
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1典型条件下沿空留巷理论与典型条件下沿空留巷理论与关键技术及实践关键技术及实践山东科技大学山东科技大学谭云亮谭云亮2014年煤炭绿色开采高级研修班,2014,7,3,山东新汶2014-07-032014-07-032一、研究背景一、研究背景二、研究内容及技术路线二、研究内容及技术路线三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容四、同类技术比较四、同类技术比较五、结论五、结论汇报提纲汇报提纲3一、研究背景一、研究背景我国煤我国煤我国煤我国煤矿矿90%90%是井工开采,是井工开采,是井工开采,是井工开采,每年新掘巷道每年新掘巷道每年新掘巷道每年新掘巷道总长总长度达度达度达度达10000km10000km,80%80%以上以上以上以上是煤巷,回采巷道是煤巷,回采巷道是煤巷,回采巷道是煤巷,回采巷道长长度度度度约约占巷道占巷道占巷道占巷道总长总长度的度的度的度的60%60%以上以上以上以上。
回采巷道留一定回采巷道留一定回采巷道留一定回采巷道留一定宽宽度的煤柱度的煤柱度的煤柱度的煤柱护护巷不巷不巷不巷不仅仅造成造成造成造成煤炭煤炭煤炭煤炭资资源源源源浪浪浪浪费费,而且在煤柱,而且在煤柱,而且在煤柱,而且在煤柱处产处产生生生生应应力集中,力集中,力集中,力集中,易易易易导导致冲致冲致冲致冲击击地地地地压压等等等等动动力灾害的力灾害的力灾害的力灾害的发发生。
生。
生。
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一、研究背景一、研究背景沿空留巷技沿空留巷技沿空留巷技沿空留巷技术术具有以下具有以下具有以下具有以下优优点:
点:
点:
点:
(11)提高煤炭)提高煤炭)提高煤炭)提高煤炭资资源回收率,降低生源回收率,降低生源回收率,降低生源回收率,降低生产产成本成本成本成本;(22)有利于)有利于)有利于)有利于缓缓解解解解矿矿井工作面接替井工作面接替井工作面接替井工作面接替紧张紧张的局面的局面的局面的局面;(33)处处理理理理矿矿井矸石,改善地面井矸石,改善地面井矸石,改善地面井矸石,改善地面环环境,境,境,境,实现绿实现绿色开采色开采色开采色开采;(44)有利于)有利于)有利于)有利于矿矿井的可持井的可持井的可持井的可持续发续发展。
展。
展。
展。
45一、研究背景一、研究背景在在在在现场实现场实践践践践过过程中,沿空留巷技程中,沿空留巷技程中,沿空留巷技程中,沿空留巷技术应术应用效果差异用效果差异用效果差异用效果差异较较大,有的条件大,有的条件大,有的条件大,有的条件应应用效果好,而有的条件留巷困用效果好,而有的条件留巷困用效果好,而有的条件留巷困用效果好,而有的条件留巷困难难,其基本原因在于:
其基本原因在于:
其基本原因在于:
其基本原因在于:
(11)没有考没有考没有考没有考虑虑不同条件不同条件不同条件不同条件顶顶板的运板的运板的运板的运动动破断特征及其破断特征及其破断特征及其破断特征及其对对巷道巷道巷道巷道围围岩岩岩岩变变形破坏的影响;形破坏的影响;形破坏的影响;形破坏的影响;(22)未未未未针对针对不同不同不同不同顶顶板运板运板运板运动动特征分特征分特征分特征分类设计类设计沿空留巷沿空留巷沿空留巷沿空留巷巷旁支巷旁支巷旁支巷旁支护护方式。
方式。
方式。
方式。
6一、研究背景一、研究背景二、研究内容及技术路线二、研究内容及技术路线三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容四、同类技术比较四、同类技术比较五、结论五、结论汇报提纲汇报提纲7(11)坚硬顶板条件下)坚硬顶板条件下)坚硬顶板条件下)坚硬顶板条件下“柔强柔强柔强柔强”复复复复合巷旁充填理论与技术合巷旁充填理论与技术合巷旁充填理论与技术合巷旁充填理论与技术二、研究内容及技术路线二、研究内容及技术路线研究内容研究内容研究内容研究内容(22)中等稳定顶板锚固硬化矸)中等稳定顶板锚固硬化矸)中等稳定顶板锚固硬化矸)中等稳定顶板锚固硬化矸石带巷旁充填理论与技术石带巷旁充填理论与技术石带巷旁充填理论与技术石带巷旁充填理论与技术(33)石灰岩缓沉顶板巷旁切顶)石灰岩缓沉顶板巷旁切顶)石灰岩缓沉顶板巷旁切顶)石灰岩缓沉顶板巷旁切顶支护理论与技术支护理论与技术支护理论与技术支护理论与技术巷旁及巷内支护设计方案巷旁及巷内支护设计方案8二、研究内容及技术路线二、研究内容及技术路线现场调研与资料收集现场调研与资料收集顶板顶板顶板顶板条件条件条件条件理论理论理论理论研究研究研究研究及室及室及室及室内试内试内试内试验研验研验研验研究究究究坚硬顶板坚硬顶板中等稳定顶板中等稳定顶板石灰岩缓沉顶板石灰岩缓沉顶板顶板破断运动顶板破断运动规律规律工作面侧向顶板工作面侧向顶板分期活动规律分期活动规律“柔强柔强”复合巷旁充复合巷旁充填支护力学模型填支护力学模型“柔强柔强”充填支护材充填支护材料性能试验料性能试验巷旁支护力学巷旁支护力学模型模型巷旁切顶支护巷旁切顶支护力学模型力学模型9二、研究内容及技术路线二、研究内容及技术路线不同顶板条件的工作面巷道现场试验不同顶板条件的工作面巷道现场试验充填体结构稳定性现场观测充填体结构稳定性现场观测项目研究总结与推广应用项目研究总结与推广应用现场现场现场现场应用应用应用应用10一、立项背景一、立项背景二、研究内容及技术路线二、研究内容及技术路线三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容四、同类技术比较四、同类技术比较五、结论五、结论汇报提纲汇报提纲创新成果之一创新成果之一11三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容针针针针对对对对厚厚厚厚层层层层坚坚坚坚硬硬硬硬顶顶顶顶板板板板条条条条件件件件,建建建建立立立立了了了了“顶顶顶顶板板板板结结结结构构构构巷巷巷巷旁旁旁旁柔柔柔柔强强强强双双双双层层层层复复复复合合合合支支支支护护护护”力力力力学学学学模模模模型型型型,提提提提出出出出了了了了基基基基于于于于顶顶顶顶板板板板运运运运动动动动状状状状态态态态确确确确定定定定巷巷巷巷旁旁旁旁“柔柔柔柔强强强强”复复复复合合合合充充充充填填填填材材材材料料料料厚厚厚厚度度度度、强强强强度度度度及及及及尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的方方方方法法法法,研研研研发发发发了了了了巷巷巷巷旁旁旁旁柔柔柔柔、强强强强两两两两种种种种支支支支护护护护充充充充填填填填材材材材料料料料,实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷。
实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷。
实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷。
实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷。
12三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容1.11.1“柔柔柔柔强强强强”复合充填支复合充填支复合充填支复合充填支护护力学模型力学模型力学模型力学模型坚硬顶板巷旁充填结构示意图坚硬顶板巷旁充填结构示意图坚硬顶板巷旁充填结构示意图坚硬顶板巷旁充填结构示意图13三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容柔性充填材料厚度柔性充填材料厚度柔性充填材料厚度柔性充填材料厚度14三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容采空区矸石的压缩量采空区矸石的压缩量采空区矸石的压缩量采空区矸石的压缩量老顶岩梁端部下沉量老顶岩梁端部下沉量老顶岩梁端部下沉量老顶岩梁端部下沉量15三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容充填体材料强度与宽度关系充填体材料强度与宽度关系当当当当设计设计充填体充填体充填体充填体宽宽度度度度一定时,充填材料强度要求为一定时,充填材料强度要求为一定时,充填材料强度要求为一定时,充填材料强度要求为当当当当设计设计充填体充填体充填体充填体强强强强度度度度一定时,充填体宽度要求为:
一定时,充填体宽度要求为:
一定时,充填体宽度要求为:
一定时,充填体宽度要求为:
16三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容柔性材料:
柔性材料:
具有较大的可缩性,减缓顶板下沉,防止顶板具有较大的可缩性,减缓顶板下沉,防止顶板快速下沉而产生动压冲击。
快速下沉而产生动压冲击。
高强材料:
高强材料:
可缩性较小,强度较高,其力学性能与顶板作可缩性较小,强度较高,其力学性能与顶板作用相适应,能有效控制顶板的下沉运动。
用相适应,能有效控制顶板的下沉运动。
柔性充填材料柔性充填材料高高强强充填材料充填材料1.21.2柔柔柔柔强强强强充填材料性能充填材料性能充填材料性能充填材料性能试验试验17三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容1.2.11.2.1柔性充填材料的开柔性充填材料的开柔性充填材料的开柔性充填材料的开发发主要原材料:
主要原材料:
主要原材料:
主要原材料:
发发泡泡泡泡剂剂:
M1M1、M2M2,工,工,工,工业级业级;稳稳泡泡泡泡剂剂:
NN,工工工工业级业级;阻燃;阻燃;阻燃;阻燃剂剂:
TCEPTCEP,工,工,工,工业级业级;固化;固化;固化;固化剂剂:
RR,自制。
,自制。
,自制。
,自制。
发发泡泡泡泡剂对剂对高分子高分子高分子高分子“让压让压”膨膨膨膨胀胀材料的材料的材料的材料的发发泡效果和泡效果和泡效果和泡效果和单轴压缩单轴压缩强强强强度具有重要影响。
度具有重要影响。
度具有重要影响。
度具有重要影响。
发发泡效果以泡效果以泡效果以泡效果以发发泡流泡流泡流泡流动动性表示,包括性表示,包括性表示,包括性表示,包括发发泡高度泡高度泡高度泡高度指数和密度分布系数。
指数和密度分布系数。
指数和密度分布系数。
指数和密度分布系数。
18三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容不同种不同种类发泡泡剂的的发泡效果和泡效果和压缩强强度度发泡剂种类发泡剂种类用量用量/g密度密度/(kg/m3)发泡高度指发泡高度指数数/(cm/g)密度分布系密度分布系数数压缩强度压缩强度/kPaM125620.520.01920328470.630.0128331420.720.00412434310.810.00286M219710.520.00928220620.560.01224322580.570.02125924530.600.016217水水32420.730.00713234360.790.00510736310.850.0028938230.980.00162由于由于由于由于发发泡泡泡泡剂剂种种种种类类不同,不同,不同,不同,发发泡高度指数由小到大泡高度指数由小到大泡高度指数由小到大泡高度指数由小到大为为:
MM22、MM11、水;密度分布系数由小到大、水;密度分布系数由小到大、水;密度分布系数由小到大、水;密度分布系数由小到大为为:
水、:
水、:
水、:
水、MM11、MM22;压缩压缩强强强强度度度度由小到大由小到大由小到大由小到大为为:
水、:
水、:
水、:
水、MM11、MM22;最;最;最;最终选择终选择以以以以MM22为发为发泡泡泡泡剂剂。
19三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容泡沫体孔径泡沫体孔径对压缩强强度的影响度的影响泡沫体泡沫体闭孔率孔率对压缩强强度的影响度的影响对于同一种于同一种类的的发泡泡剂,泡沫体的,泡沫体的压缩强强度是由泡沫基体度是由泡沫基体的的化学化学结构和泡孔构和泡孔结构构共同决定的。
共同决定的。
20三、创新成果及相关技术内容三、创新成果及相关技术内容充填材料充填材料充填材料充填材料组组分分分分选择选择:
胶凝材料:
水泥,有胶凝性能的活性:
胶凝材料:
水泥,有胶凝性能的活性:
胶凝材料:
水泥,有胶凝性能的活性:
胶凝材料:
水泥,有胶凝性能的活性混合材料:
粉煤灰,惰性材料:
煤矸石、河砂,其他改性材料:
混合材料:
粉煤灰,惰性材料:
煤矸石、河砂,其他改性材料:
混合材料:
粉煤灰,惰性材料:
煤矸石、河砂,其他改性材料:
混合材料:
粉煤灰,惰性材料:
煤矸石、河砂,其他改性材料:
早早早早强强强强剂剂和减水和减水和减水和减水剂剂。
1.2.21.2.2高高高高强强强强充填材料的开充填材料的开充填材料的开充填材料的开发发采用正交采用正交采用正交采用正交试验设计试验设计的方法确定各材料的方法确定各材料的方法确定各材料的方法确定各材料组组分的含量,分的含量,分的含量,分的含量,对对比比比比现现场场工程中工程中工程中工程中顶顶板运板运
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- 沿空留巷 理论 关键技术 实践 谭云亮